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基于单目视觉与改进势场法的避障算法

激光与红外 2024年第6期54卷 980-990页

作者：纪宇航蔡文靖刘鑫王礼贺中电科光电科技有限公司北京100015

针对无人平台在未知环境缺乏全局障碍物位置信息难以进行实时避障的问题,提出一种融合深度神经网络和改进人工势场的动态避障方法。首先利用YOLOv5s轻量目标检测网络和轻量化深度估计网络构建障碍感知模块,探测障碍物位置和深度;其次使... 详细信息

针对无人平台在未知环境缺乏全局障碍物位置信息难以进行实时避障的问题,提出一种融合深度神经网络和改进人工势场的动态避障方法。首先利用YOLOv5s轻量目标检测网络和轻量化深度估计网络构建障碍感知模块,探测障碍物位置和深度;其次使用目标框和等效深度描述周围障碍物的三维信息;然后将自身平台投影到图像平面形成核心区,并根据障碍物的等效深度网格与核心区的位置关系计算核心区在像平面虚拟势场受力方向、所需要的偏航角和线速度;最后控制系统接收到信号后引导无人平台转向或制动,使核心区内部深度大于设定的安全距离完成动态避障。实验基于单目可见光和红外进行避障测试,结果表明视觉感知模块可以准确探测常见障碍物的位置和深度,核心区能够直观地反映无人平台与障碍物的位置关系,方法仅依赖单目传感器便可实现有效避障,相比于传统方法成本低廉、部署灵活,为无人平台在日间、夜间的未知环境进行避障提供了新思路。

关键词：深度学习动态避障人工势场

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Te掺杂的GaSb材料载流子特性研究

激光与红外 2024年第4期54卷 561-568页

作者：金姝沛胡雨农刘铭孙浩王成刚中电科光电科技有限公司北京100015

非故意掺杂的GaSb材料呈现p型导电,限制了GaSb材料在InAs/GaSb超晶格红外探测器等领域的应用。探究N型GaSb薄膜电学特性对估算超晶格载流子浓度以及制备超晶格衬底、缓冲层、电极接触层等提供了一定的理论依据。Te掺杂能够以抑制GaSb本... 详细信息

非故意掺杂的GaSb材料呈现p型导电,限制了GaSb材料在InAs/GaSb超晶格红外探测器等领域的应用。探究N型GaSb薄膜电学特性对估算超晶格载流子浓度以及制备超晶格衬底、缓冲层、电极接触层等提供了一定的理论依据。Te掺杂能够以抑制GaSb本征缺陷的方式实现N型GaSb薄膜的制备,利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术,设置GaTe源温分别为420℃、450℃、480℃,分别在GaSb衬底与GaAs衬底上生长不同GaTe源温度下掺杂的GaSb薄膜,通过霍尔测试探究GaSb薄膜的电学特性。在77 K的霍尔测试中,发现在GaAs衬底上生长的GaSb薄膜均显示为N型半导体,载流子浓度随源温升高而增加。与非故意掺杂的GaSb相比,源温为420℃、450℃时由于载流子浓度增加而导致的杂质散射,迁移率大幅提高,且随温度升高而增加,但在480℃时,由于缺陷密度减小,迁移率大大减小。在GaSb衬底上生长7000ABe掺杂的GaSb缓冲层,再生长5000ATe掺杂的GaSb薄膜。结果发现,由于P型缓冲层的存在,当源温为420℃时,薄膜显示为P型半导体,空穴载流子的存在导致薄膜整体载流子浓度增加,且空穴和电子的补偿作用使迁移率大幅降低。源温为450℃、480℃时,薄膜仍为N型半导体,载流子浓度随温度增加,且为GaAs衬底上生长的GaSb薄膜载流子浓度的2~3倍;迁移率在450℃时最高,480℃时减小。设置GaTe源温为450℃时GaSb薄膜的载流子浓度较高且迁移率较高,参与超晶格材料的制备能够使整个材料的效果最佳。

关键词： GaTe掺杂 GaSb 载流子浓度霍尔测试

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基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法

激光与红外 2024年第9期54卷 1477-1484页

作者：耿宇飞周宽刘纪洲李红中电科光电科技有限公司北京100015

为解决红外热像仪在战场环境多变、背景复杂、目标运动速度过快等情况下难以对目标进行识别与跟踪的问题,本文提出了一种基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法。该算法主要分为移动目标的检测和跟踪两部分。首先采用高斯背景建模方... 详细信息

为解决红外热像仪在战场环境多变、背景复杂、目标运动速度过快等情况下难以对目标进行识别与跟踪的问题,本文提出了一种基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法。该算法主要分为移动目标的检测和跟踪两部分。首先采用高斯背景建模方法来提取运动目标,其次应用Kalman滤波来进行运动目标的定位与跟踪,最后通过匈牙利算法来判定目标点的归属。实验结果表明,在MOT基准挑战中的评价指标上,本文算法相比于Sort跟踪器将MOTA提升了1.4%,MT提升了11.9%,ML降低了6.5%,IDs降低了33.3%,FN降低了13.6%,提高了跟踪准确性,成功实现了对多个移动目标的跟踪。本文算法在军事领域具有广泛的应用前景。

关键词：红外图像目标检测识别跟踪 Kalman滤波匈牙利算法

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基于卷积神经网络的目标检测与识别技术

激光与红外 2024年第8期54卷 1309-1315页

作者：周宽耿宇飞金旭刘纪洲任静中电科光电科技有限公司北京100015

为解决传统的目标检测与识别方法在复杂战场环境中的限制,本文提出了一种基于深度卷积神经网络(CNN)的方法,用于提取图像特征和定位目标。该方法综合考虑了传统的形状和纹理特征以及红外图像中的热点信息,通过大规模标注数据集的训练和... 详细信息

为解决传统的目标检测与识别方法在复杂战场环境中的限制,本文提出了一种基于深度卷积神经网络(CNN)的方法,用于提取图像特征和定位目标。该方法综合考虑了传统的形状和纹理特征以及红外图像中的热点信息,通过大规模标注数据集的训练和反向传播算法的优化,提高了目标检测和识别的准确性。相比于传统方法,该方法能够自动学习图像中的特征表示,无需依赖手工设计的特征和分类器。为了验证算法的有效性,本文选用海思Hi3559AV100作为核心处理芯片设计硬件平台,通过将算法移植到该平台上,对收集到的数据样本进行分析测试,实验结果表明,该系统在复杂的背景环境中表现出相对稳定的性能,能够可靠地进行目标检测和识别。

关键词：深度学习目标检测卷积神经网络红外图像

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连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究

激光与红外 2024年第3期54卷 404-410页

作者：石彰贺媛潘栋中电科光电科技有限公司北京100015

本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试... 详细信息

本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试验。检测和试验验证结果表明各项关键机械性能指标优良,证明该红外热像仪的整机系统结构设计满足工程化应用需求。

关键词：红外热像仪连续变焦装调工艺

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智能化红外焦平面应用前景与发展现状

激光与红外 2024年第1期54卷 3-9页

作者：袁媛于艳李敬国中电科光电科技有限公司北京100015

智能化红外焦平面探测器的出现,依赖于先进的红外材料、器件技术和工艺水平以及集成电路技术和工艺的飞速发展;其能够针对不同的场景对探测器的工作状态进行自适应调整,而且在探测器上能够实现部分信号处理功能。智能化红外探测器的出现... 详细信息

智能化红外焦平面探测器的出现,依赖于先进的红外材料、器件技术和工艺水平以及集成电路技术和工艺的飞速发展;其能够针对不同的场景对探测器的工作状态进行自适应调整,而且在探测器上能够实现部分信号处理功能。智能化红外探测器的出现,大大提高了红外系统的灵活性,同时为日益复杂的探测场景提供了更加精准的探测能力。本文从智能化红外探测器应用的背景需求作为切入点,阐明发展智能化探测器的必要性;最后介绍了智能化红外探测器发展状况及未来发展趋势。

关键词：红外焦平面数字化智能化

一款多色叠层量子阱红外探测器的读出电路设计

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激光与红外 2024年第5期54卷 746-749页

作者：张露漩于艳李敬国中电科光电科技有限公司北京100015

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探... 详细信息

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤0.5 mV,动态范围≥70 dB,电功耗≤600 mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。

关键词：多色量子阱红外探测器读出电路

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大气红外波段的片上集成式偏振光谱成像器件

红外与激光工程 2024年第4期53卷 42-50页

作者：周健宇李全民王劲黄胜弟南京波长光电科技股份有限公司江苏南京211121

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成... 详细信息

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成了系统体积大、功耗高、通道数少的问题。发展片上集成式偏振光谱成像器件是解决上述问题的有效方法,已有研究主要采用薄膜谐振腔或共振微结构的阵列化方案,但二者都无法兼顾光谱和偏振选择的要求。有鉴于此,提出了一种基于薄膜微结构耦合调控的设计新思路,以13μm附近的大气红外波段为例,实现了片上集成式的偏振光谱成像,6个通道的平均透过率和消光比分别达到了94%和30。该器件有望在将来被广泛应用于偏振光谱成像领域中,同时,由于该器件对基底折射率并不敏感,基底的选择也会更加自由。

关键词：大气红外片上集成薄膜微结构偏振光谱成像

红鳍东方鲀鱼皮胶原蛋白制备抗酪氨酸酶活性肽及其活性表征

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食品科学 2024年第13期45卷 115-124页

作者：李晓雅郭明珠刘书源桑亚新张海恩孙纪录河北农业大学食品科技学院河北保定071000 唐山海都水产食品有限公司河北唐山063500

为有效利用红鳍东方鲀鱼皮制备胶原蛋白活性肽,本研究采用响应面法优化水解条件,制备红鳍东方鲀鱼皮酸溶性胶原蛋白的抗酪氨酸酶活性肽,通过评价经超滤分级后不同分子质量肽的抗酪氨酸酶活性、抗氧化活性、模拟消化后活性动态变化及吸... 详细信息

为有效利用红鳍东方鲀鱼皮制备胶原蛋白活性肽,本研究采用响应面法优化水解条件,制备红鳍东方鲀鱼皮酸溶性胶原蛋白的抗酪氨酸酶活性肽,通过评价经超滤分级后不同分子质量肽的抗酪氨酸酶活性、抗氧化活性、模拟消化后活性动态变化及吸湿、保湿性能差异,探究其应用潜力。结果表明,利用中性蛋白酶进行酶解,最佳工艺条件为底物质量浓度2.9 g/100 mL、酶解时间7.8 h、酶添加量7862 U/g。在此条件下,酪氨酸酶活性抑制率为(35.14±0.03)%。酶解产物分子质量主要分布于0~5 kDa。抗酪氨酸酶活性较高组分为CP-1(<3 kDa),其1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基和羟自由基清除率的半抑制浓度分别为9.51、2.03 mg/mL和7.29 mg/mL。经体外模拟消化后CP-1仍具有较高的抗酪氨酸酶活性和抗氧化活性。此外,CP-1具有较高的吸湿、保湿性能,可代替甘油。本研究可为红鳍东方鲀鱼皮胶原蛋白肽的精深加工与应用提供理论依据。

关键词：红鳍东方鲀鱼皮胶原蛋白抗酪氨酸酶活性肽